基于51单片机16LED点阵的设计

南华大学

《单片机》设计报告

16×16点阵显示屏的设计

姓 名： 王佳杰 学 号： 20114400218 专业班级： 通信1102班 指导老师： 朱卫华 所在学院： 电气工程学院

2014年6月 15 日

摘要

本设计使用简单单片机AT98C52作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动16×16的点阵LED显示屏。在本设计中主要用两个74HC595来驱动16×16点阵显示屏的列，用一个74HC154来驱动16×16点阵显示屏的行，可以最终实现字符的上下左右移动。也就是说，硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。从而可以实现一个室内用的16×16点阵LED图文显示屏，在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。最后，利用烧录器可以很方便的实现单片机与PC机等外围存储设备的数据传输，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，另一方面，LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成。LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。文章给出了一种基于MCS-51单片机的16×16 点阵LED显示屏的设计方案。包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分C语言程序等方面。在负载范围内, 只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉的图文显示方案。

目录

摘要................................................................................................................................ 2 1 概述............................................................................................................................ 4 1.1 LED及LED显示屏 ............................................................................................ 4 1.2 功能要求 ........................................................................................................... 4 1.3 方案论证 ........................................................................................................... 4 1.4 LED点阵的选取 ................................................................................................ 5 1.5 LED点阵引脚说明 .......................................................................................... 6 1.6 LED点阵拼接方式 .......................................................................................... 6 2 系统总体方案及硬件设计 ....................................................................................... 7 2.1 显示屏总体设计方案 ....................................................................................... 7 2.2 列驱动电路 ....................................................................................................... 7 2.2.1 74HC595引脚图 ........................................................................................ 7 2.2.2 74HC595管脚说明 .................................................................................... 7 2.2.3 74HC595在电路中的连接 ........................................................................ 7 2.3 行驱动电路 ....................................................................................................... 9 2.3.1 74HC154概述 ............................................................................................ 9 2.3.2 74HC154引脚图 ...................................................................................... 10 2.3.3 74HC154管脚说明 .................................................................................. 10 2.3.4 74HC154在电路中的连接 ...................................................................... 10 2.4 点阵恒流驱动电路 ......................................................................................... 11 2.5 单片机系统及外围电路 ................................................................................. 11 3 软件设计 ............................................................................................................... 12 3.1 显示驱动程序 ................................................................................................. 12 3.2 系统主程序 ..................................................................................................... 13 4 PROTEUS软件仿真 ................................................................................................ 14 4.1 PROTEUS软件简介 ............................................................................................ 14 4.1 PROTEUS仿真过程 ............................................................................................. 15 4.3 PROTEUS仿真效果图 ......................................................................................... 15 5 课程设计体会 ......................................................................................................... 16 参考文献 ..................................................................................................................... 17 附1 源程序代码 ...................................................................................................... 18 附2 系统原理图 .................................................................................................... 27 附3 实物图 ............................................................................................................ 28

1 概述

1.1 LED及LED显示屏

LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。在实际应用中的显示屏由于成本和可靠性的因素常采用一种称为动态扫描的显示方法。LED 就是Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。

它的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。 1.2 功能要求

设计一个室内用16×16点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。 1.3 方案论证

16×16的点阵显示屏共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多端口，如果我们采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16×16的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是16×16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大的多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数